29 июня 1975 г. в Институте атомной энергии им. И.В. Курчатова ввели в строй крупнейшую в мире термоядерную установку "Токамак-10", которая позволяет воспроизводить реакцию термоядерного синтеза. Тогда ученые впервые получили плазму, у которой температура электронов была 120 млн кельвинов.
В середине XIX в. ученые начали строить гипотезы, почему Солнце излучает тепло и свет. Были предположения, что оно нагревается от метеоритов, которые постоянно попадают в него, или из-за постоянного гравитационного сжатия. В XX в. Эрнест Резерфорд сформулировал теорию ядерного распада, а затем в 1957 г. Маргарет Бербидж доказала, что на Солнце, как и в других звездах, происходит процесс термоядерного синтеза. Из тяжелого изотопа водорода дейтерия образуется гелий, и выбрасывается большое количество энергии. Дейтерий есть и на Земле — в молекулах воды. Если дейтерий преобразовать в стакане воды в энергию, она будет сопоставима с теплом, которое выделяется при сгорании 200 л бензина. Это подтолкнуло ученых к созданию экспериментальной установки, с помощью которой можно управлять термоядерным синтезом и производить неограниченное количество энергии.
Советские ученые первыми стали разрабатывать этот проект и придумали установке название "токамак" (тороидальная камера с магнитными катушками). В 1950-е гг. академики А.Д. Сахаров и И.Е. Тамм, сделав необходимые расчеты и исследования, создали схему магнитного термоядерного реактора. На тор, напоминающий полый бублик, намотан проводник, который образует магнитное поле, не дающее расплавить стенки установки. Магнитное поле удерживает плазму в вакууме, не давая заряженным частицам вылетать за пределы "шнура" плазмы. А нейтроны наоборот не задерживаются и отдают энергию внутренним стенкам токамака, которые охлаждают водой. Поэтому пар можно направлять в турбину, как на электростанциях.
Реакция называется термоядерной, потому что в процессе ее прохождения атомные ядра преодолевают кулоновские силы электрического отталкивания и сближаются, пока не появятся ядерные силы притяжения. Под действием температуры электроны отрываются от ядер, а вещество превращается в плазму. В токамаках и других установках с термоизоляцией плазму сжимают и удерживают.
В 1954 г. в Институте атомной энергии построили первый токамак. А в 1956 г. И.В. Курчатов выступил в Великобритании с докладом в Научно-исследовательском центре по атомной энергии (AERE) в Харуэлле, рассекретив работы по разрешению Н.С. Хрущева. Это способствовало запуску международного научно-технического сотрудничества.
Другой способ управления термоядерной реакцией предложил Кайман Спитцер из Принстонской лаборатории физики плазмы. Он разработал "стелларатор", в котором плазма удерживалась магнитными полями за счет внешних проводников, а не как в токамаке, где ток течет по плазме.
Автор Ольга Скибина
